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2022年KISTEP十大新興技術

吳珮蓉、王皓怡/ 發布日期:2022/10/18/ 瀏覽次數:218

一、    前言

隨著全球加速邁向數位社會,使社會快速變革與產業結構調整,全球科技霸權競爭亦日益激烈。另一方面,國際社會多已宣布實現碳中和的承諾,並強化碳排放的限制以因應氣候變遷。為能在此環境中成為世界領導者、朝向碳中和之路邁進,並因應社會未來的各式挑戰,韓國科學技術評估暨規劃研究院(Korea Institute of Science and Technology Evaluating and Planning, KISTEP)自2009年以來,每年提出十大新興技術之資訊分析與意涵。從2013年開始,KISTEP逐年針對韓國社會未來五至十年發展所需的新興技術進行前瞻性研究,並透過專家審查選出特定主題,再根據特定主題選出十大新興技術。KISTEP依循確認未來重要議題、提出候選技術、選定新興技術,以及針對篩選出的新興技術進行深入分析等四個步驟,進而設定2022年的特定主題為迎向碳中和時代(Carbon-Neutral Era)。

 

二、    十大新興技術篩選過程

KISTEP藉由蒐集國際前瞻趨勢、新興技術報告與關鍵社會議題資料,從政治、經濟、社會、環境與技術等面向進行分析,從而歸納出未來的重要社會議題。再進一步透過科技前瞻專家調查確認社會關注議題,並諮詢科技與政策領域的專家意見,藉以瞭解各議題的新穎性、社會利益與時效性、影響力、與科技的相關性、新興科技可用於制定未來科技戰略及規劃研發項目的可能性等,以建構候選議題群組並從中選出主要議題。2022年的候選議題包括「大都會區(Megalopolis)」、「高齡化社會」、「太空時代」、「碳中和時代」、「平台經濟」五大議題,而依據專家調查結果顯示,2022年以迎向碳中和時代之十大必要新興技術的影響力較高。另KISTEP亦根據2021年公布的「碳中和核心技術」(Core Technologies for Carbon Neutrality)之技術分布與技術分類系統的預期時間,羅列具有滿足未來社會需求潛力的候選新興技術,並經專家討論與評估後,依據對主要議題的高影響與相關性,遴選出13項候選技術,以助於實現2030年國家自定貢獻(Nationally Determined Contributions, NDC)目標。

 

三、    十大新興技術篩選結果

KISTEP透過專家評估、專家審查與文獻回顧等方式,選出13項有助於實現2030年國家自定貢獻(NDC)目標之碳中和時代的候選技術,並從13項候選技術中依技術可行性、經濟影響、對溫室氣體排放的貢獻程度篩選出十大新興技術(如圖一)。2022年KISTEP十大新興技術內容簡述如下:

(一)    碳捕捉與再利用(Carbon Capture and Utilization):從工業製程(Industrial Processes)所產生的氣體中捕獲二氧化碳,並將其轉換為燃料或化學產品的技術。由於從石化能源(Fossil Fuel-Based Energy)全面轉換為低碳再生能源,需要耗費大量的時間與財力,若要實現碳中和,需發展可透過捕捉、儲存與利用二氧化碳來抑制碳排放的技術。

(二)    生物性原物料/產品製造技術(Bio-Based Raw Materials/Products Manufacturing Technology):透過將石油基(Petroleum-Based)基礎/應用原料與塑料轉化為生物質衍生(Biomass-Derived)基礎/應用原料與塑料,減少溫室氣體排放的技術,以防止陸地與海洋汙染,從而保護自然環境。

(三)    鋼鐵低碳生產(Low-Carbon Production of Iron and Steel):透過減少高爐還原所需的碳使用量,以及增加轉爐中廢鋼的使用量來降低二氧化碳排放量的技術。鋼鐵低碳生產技術的開發預計將在2030年完成,而該技術的商業化將有助於減少二氧化碳排放。

(四)    高容量與耐久的二次電池(High-Capacity and Long-Life Secondary Batteries):用於電動汽車與儲能系統(Energy Storage System, ESS)的二次電池技術。由於鋰離子電池已達理論效能極限,且隨著再生能源、儲能系統與環保汽車的應用越來越廣泛,發展二次電池更顯得重要。

(五)    潔淨製氫(Clean Hydrogen Production):以不排放二氧化碳或在生產過程中排放的二氧化碳顯著減少之方式生產氫氣的技術。隨著韓國致力於實現其碳中和目標,氫作為減少能源密集型產業(如煉鋼、石化、水泥等)碳排放的手段,廣泛引起關注,預計至2030年潔淨製氫、燃料電池等能源轉換技術將對國家競爭力產生重大影響。

(六)    氨燃料發電(Ammonia Fueled Power Generation):使用氫與氨等潔淨燃料的無碳發電技術,並逐步提高發電燃料中氨的比例,以減少二氧化碳與微細粉塵的排放。由於氨是一種無碳燃料,故對火力發電的脫碳相當重要,預計燃煤電廠發電量占比高的國家,如韓國、日本、中國等,對於氨的需求將快速增長。

(七)    併網系統(Grid Integration System):解決再生能源的可變性(Variability),以及因電動汽車充電站數量增加而導致的電力系統不穩定等問題,並保證供電品質、提高分散式電力轉換效率、促進電網整合的技術。預計至2030年以高容量/遠距離輸電為基礎的供電系統,將轉為使用當地生產的電力之供電系統。

(八)    高效太陽能電池(High-Efficiency Solar Cell):發展突破效能極限的下世代太陽能電池技術,如鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cells)、堆疊太陽能電池(Tandem Solar Cells)與多接面太陽能電池(Multi-Junction Solar Cells)等。預計至2030年由於碳中和政策的驅動與再生能源技術成本的下降,石化燃料的使用將大幅減少,而太陽能與風能等再生能源的使用比例將顯著提高。

(九)    大型離岸風電系統(Large Scale Offshore Wind Power System):為大型離岸風電系統之安裝與運行的技術。再生能源主要來源為太陽能與風能,而離岸風電可由國內自行生產無需依賴進口,故為技術密集型國家建設基礎設施的重要項目之一。

(十)    稀土元素的回收(Recovery of Rare Earth Elements):為收集、分離、分選與回收稀土元素的技術。近年來各國紛紛針對稀土礦物進行相關研究,以實現稀土礦物供應鏈的多元化,減少稀土礦物的使用,並開發稀土礦物的替代品,以應對中國在稀土領域的主導地位。

 

 

四、    小結

綜上所述,KISTEP從政治、經濟、社會、環境與技術等面向分析歸納出未來的重要社會議題,並依據各議題的新穎性、社會利益與時效性、影響力、與科技的相關性、新興科技可用於制定未來科技戰略的可能性等,選出2022年的十大新興技術主題為碳中和時代。而選出的十大新興技術之間具有互補關係,未來有望能產生正向的協同效應(Synergy Effects),並有助於實現2030年NDC目標。另一方面,促進新興技術的商業化發展,亟需要完善相關的法規制度,如提供能吸引私人投資的激勵措施,以及提供能有效發展技術與培育工業部門(Industrial Sector)之支援措施;亦需建設基礎設施及培育專業人才,包括建立標準化與認證基礎等,以及培養工業部門的人力資源。
 

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